用于管理微电子封装中的粘合层厚度的隔距垫片的制作方法

本描述的实施例一般涉及从微电子设备散热的领域，以及更具体地，涉及附接到微电子基板的用于从一个或多个微电子设备去除热的散射设备。

背景技术

微电子产业持续地力图生产供各种移动电子产品使用的比以往更快且更小的微电子设备。随着这些目标被实现，微电子设备内的部件的功耗密度也已经增加，这进而增加了微电子设备的平均结温度。如果微电子设备的温度变得过高，则微电子设备内的集成电路可能会被损坏或破坏。因此，散热设备被用来从微电子封装中的微电子设备去除热。在示例中，可以将至少一个微电子设备安装到基板，以及可以将散热设备附接到基板并且遍布（一个或多个）微电子设备来形成微电子封装。（一个或多个）微电子设备与散热设备之间的距离被称为粘合层厚度，以及一般将热界面材料布置在（一个或多个）微电子设备与散热设备之间来在其之间形成热接触。一般而言，最薄的粘合层厚度使热去除最大化。然而，由单个散热设备进行热管理的多个微电子设备可能造成各种问题。

一个问题是随着诸如存储器、收发器、fpga等等的微电子设备的增加的异构集成，要求更高的通信，这将抬高边缘功率密度（edgepowerdensity）以及因此增加了所生成的热（其还产生了高热应力区）。

另一个问题是由于增加的热界面材料应力（其进而由微电子封装翘曲所驱动）所导致的高热退化。

多个微电子设备所具有的另外的问题是，散热设备将在哪个微电子设备上到达最低点（bottomout）一般是不可预测的。与直接设备附接过程中的可变性相联结的这一点可能引起微电子封装的变形，其还导致了不可预测的粘合层。这可能导致不可预测的热性能并且还可能导致热界面材料的退化。

另外又一个问题是，多个微电子设备可能引起造成设备倾斜的增加的设备对封装的中心偏移，该设备倾斜可能导致密封剂分层和微电子设备破裂，如本领域技术人员将理解的那样。

因此，需要开发散热设备配置来解决与多个微电子设备有关的各种问题。

附图说明

在本说明书的结束部分特别地指出并且清楚地要求保护本公开的主题。本公开的前述特征和其他特征将根据结合附图进行考虑的以下描述和所附权利要求而变得更充分地显而易见。理解的是，附图仅描绘了根据本公开的若干个实施例以及因而附图不被认为是对本公开范围的限制。将通过使用附图以附加的特异性和细节来描述本公开，以使得可以更容易地明确本公开的优点，在附图中：

图1图示了根据本描述的一个实施例的微电子封装的侧截面图，该微电子封装包括附接到微电子基板的微电子设备，其中附接到该微电子基板的散热设备横跨该微电子设备，其中将偏置垫片定位在散热设备与微电子基板之间。

图2-5图示了根据本描述的各种实施例的示出了在微电子结构内的偏置垫片的各种配置的沿着图1的线a-a的顶部平面图。

图6是根据本描述的实施例的制造包括（一个或多个）偏置垫片的微电子封装的过程的流程图。

图7图示了根据本描述的一个实施例的电子系统。

具体实施方式

在以下详细描述中，对附图做出参考，附图作为图示示出了其中可以实践要求保护的主题的具体实施例。足够详细地描述这些实施例以使得本领域技术人员能够实践该主题。要理解的是，各种实施例尽管不同，但不一定是相互排斥的。例如，可以在不偏离要求保护的主题的精神和范围的情况下，在其他实施例内实现在本文中结合一个实施例所描述的特定特征、结构或特性。本说明书内对“一个实施例”或“实施例”的引用意指将结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本描述内所涵盖的至少一个实现方式中。因此，短语“一个实施例”或“在一个实施例中”的使用不一定指代同一实施例。此外，要理解的是，可以在不偏离要求保护的主题的精神和范围的情况下，修改每个公开的实施例内的各个要素的位置或布置。因此，并不以限制意义考虑以下详细描述，并且主题的范围仅由适当阐释的所附权利要求以及所附权利要求所赋予的等价方式的全部范围来限定。在附图中，遍及若干视图，相同的数字指代相同或类似的元件或功能性，并且其中描绘的元件不一定彼此是成比例的，而是可以将各个元件扩大或缩小，以便在本描述的情境中更容易地对元件进行理解。

如本文中使用的术语“在……之上”、“到……”、“在……之间”和“在……上”可以指代一层相对于其他层的相对位置。一层“在”另一层“之上”或“上”或者结合“到”另一层可以是与该另一层直接接触，或者可以具有一个或多个介于中间的层。一层“在”多层“之间”可以是与所述层直接接触，或者可以具有一个或多个介于中间的层。

本描述的实施例涉及微电子封装，该微电子封装被制造成包括微电子基板；附接到微电子基板的多个微电子设备；与多个微电子设备中的至少一个热接触并且附接到微电子基板的散热设备；以及附接在微电子基板与散热设备之间的至少一个偏置垫片，用以控制散热设备与多个微电子设备中的至少一个之间的粘合层厚度。

如图1中示出的，可以通过首先提供或形成微电子基板110来形成微电子封装100，该微电子基板110诸如是印刷电路板、主板等等。可以利用多个互连120将诸如微处理器、多芯片封装、芯片集、图形设备、无线设备、存储器设备、专用集成电路设备等等的至少一个微电子设备（示为第一微电子设备1301和第二微电子设备1302）附接到的微电子基板110的第一表面112。诸如焊接互连之类的设备对基板的互连120可以在接合焊盘122与基本上镜像的接合焊盘124之间延伸，该接合焊盘122在微电子设备1301和1302中的每个微电子设备的有效表面132之中或之上形成，该基本上镜像的接合焊盘124处于微电子基板第一表面112之中或之上。可以将诸如环氧树脂材料之类的底部填充材料126布置在微电子设备有效表面132与微电子基板第一表面112之间，并且围绕设备对基板的互连120。如本领域技术人员将理解的是，可以将底部填充材料126作为粘性液体而分散在微电子设备有效表面132与微电子基板第一表面112之间，以及然后利用固化过程对其进行硬化。底部填充材料126还可以是模塑底部填充材料，如本领域中已知的那样。底部填充材料126可以提供结构完整性并且可以防止污染，如本领域技术人员将理解的那样。

如图1中另外示出的，微电子基板110可以在微电子设备1301和1302与外部部件（未示出）之间提供电通信路线（如虚线118图示的）。如本领域技术人员将理解的是，微电子设备接合焊盘122可以与微电子设备1301和1302中的每个微电子设备内的集成电路（未示出）进行电通信。

如在图1中还另外示出的，可以将散热设备140附接到微电子基板110。散热设备140可以包括具有第一表面144和相对的第二表面146的平面部分142，以及可以具有从平面部分第二表面146伸出的至少一个突出部152。可以将（一个或多个）散热设备突出部152附接到微电子基板第一表面112，以使得平面部分第二表面146横跨但不一定直接接触微电子设备1301和1302中的每个微电子设备的（与微电子设备有效表面132中的每个相对的）后表面134，以及可以将热界面材料160布置在散热设备140的平面部分第二表面146与微电子设备1301和1302中的每个微电子设备的后表面134之间。可以通过任何适当的手段将（一个或多个）散热设备突出部152附接到微电子基板110，该适当的手段包括但不限于被布置在（一个或多个）散热设备突出部152的附着表面154与微电子基板第一表面112之间的密封剂材料156，诸如环氧树脂。在一个实施例中，（一个或多个）散热设备突出部152基本上垂直于散热设备140的平面部分第二表面146进行延伸。

可以根据任何适当的导热材料来形成散热设备140，该导热材料但不限于铜、铝等等。在一个实施例中，可以根据模塑过程或冲压过程来形成散热设备140，以使得散热设备140是单一连续材料。在另一实施例中，散热设备140的平面部分142可以与散热设备140的（一个或多个）突出部152单独地形成，并且被附接在一起。

如在图1中示出的，微电子封装100可以进一步包括定位在微电子基板第一表面112与散热设备140的平面部分第二表面146之间的至少一个偏置垫片170。如图示的，（一个或多个）偏置垫片170可以包括第一附着表面172和相反的第二附着表面174。可以利用诸如焊料或环氧树脂之类的第一粘附材料176将（一个或多个）偏置垫片170附接到微电子基板110，该第一粘附材料176被布置在偏置垫片第一附着表面172与微电子基板第一表面112之间，以及可以利用诸如环氧树脂之类的第二粘附材料178将（一个或多个）偏置垫片170附接到散热设备140，该第二粘附材料178被布置在偏置垫片第二附着表面174与散热设备140的平面部分第二表面146之间。在一个实施例中，微电子基板第一表面112和偏置垫片第二附着表面174之间的距离d可以大于微电子基板第一表面112和微电子设备的后表面114之间的距离（对于第一微电子设备1301而言被图示为距离d1，以及对于第二微电子设备1302而言被图示为距离d2）。因此，散热设备140的平面部分第二表面146可以在（一个或多个）偏置垫片170上而不是在微电子设备1301和1302中的任何微电子设备上到达最低点。这可以允许针对微电子设备的更厚且受控制的粘合层厚度，对于第一微电子设备1301而言被图示为第一粘合层厚度blt1，以及对于第二微电子设备1302而言被图示为第二粘合层厚度blt2。如本领域技术人员将理解的是，诸如粘合层厚度blt1和blt2之类的更厚且受控制的粘合层厚度可以导致针对热界面材料160的更低应力，以及由此导致其更低的退化。

偏置垫片170可以由任何基本上刚性的材料制成，该基本上刚性的材料包括但不限于不锈钢、铝、铜、陶瓷等等。如本领域技术人员将理解的是，可以由基板供应商将偏置垫片170附接到微电子基板110，或者可以作为微电子设备附着过程的一部分来将偏置垫片170附接到微电子基板110。

图2-4图示了沿着图1的线a-a的本描述的各种实施例的顶部平面图。可以将散热设备140的（一个或多个）突出部152定位在散热设备140的外周148并且该散热设备140的（一个或多个）突出部152可以具有任何适当的形状和设计，该形状和设计包括但不限于将围绕微电子设备1301和1302（在图2中以虚阴影线示出以图示其相对位置）的单个突出部152（在图2和图5中以点划阴影线示出）、两个相对的壁突出部（在图3中以点划阴影线图示为元件152’和152”）以及形成散热设备140的l形角部的突出部（在图4中以点划阴影线图示为元件1521、1522、1523和1524）。

（一个或多个）隔距垫片170可以具有任何适当的形状并且可以将其放置在散热设备140的外周148内。例如，如在图2中示出的，（一个或多个）隔距垫片170可以是具有任何适当的截面的柱形物以及可以被用来设定对于封装所要求的任何规定的对齐，该任何适当的截面包括但不限于三角形、圆形、矩形等等（在图2中以短虚阴影线图示为圆形，以及在图5中以短虚阴影线图示为正方形）。此外，（一个或多个）隔距垫片170还可以采用承重框架的形式，作为这样的壁结构或框架结构。例如，如在图4中示出的，（一个或多个）隔距垫片170可以是h形框架，或者如在图5中示出的，（一个或多个）隔距垫片170可以是l形壁。如还在图5中示出的，（一个或多个）隔距垫片170可以是壁结构（接近第一微电子设备1301）和柱形物结构（接近第二微电子设备1302）的混合。可以将这样的壁状或框架状结构设计成充当用于微电子封装100的加固物（参见图1）、充当用于底部填充材料126的挡块（stop）（参见图1）、减轻微电子封装100的动态翘曲（参见图1）和/或改善互连120的可靠性（参见图1）。理解的是，图2、3、4和5中图示的实施例仅是示例性的，以及（一个或多个）散热设备突出部152和（一个或多个）间隔突出部172可以具有任何适当的形状和配置。

如本领域技术人员将理解的是，（一个或多个）隔距垫片170可以被用作针对散热边缘140的附着的设计规则的一部分，以减少“设备对接合头偏置”，以及相应地基本上消除设备倾斜、密封剂分层和设备破裂风险，如先前所讨论的那样。此外，可以将（一个或多个）隔距垫片170用在特定位置处来减少“设备对密封剂外伸（overhang）”，这相应地减少了热界面材料160的应力和热退化。类似地，可以通过适当的放置（一个或多个）隔距垫片170来减少微电子封装100中的应力。

图6是根据本描述的各种实施例的制造微电子封装的过程200的流程图。如在框210中阐述的，可以形成具有第一表面的微电子基板。如在框220中阐述的，可以形成具有有效表面和后表面的多个微电子设备。如在框230中阐述的，可以将多个微电子设备中的至少一个微电子设备的有效表面电学上附接到微电子基板第一表面。如在框240中阐述的，可以将至少一个偏置垫片附接到微电子基板第一表面。如在框250中阐述的，可以形成散热设备，该散热设备具有包括第一表面和相反的第二表面的平面部分和从该部分的第二表面伸出的至少一个突出部。如在框260中阐述的，可以将该至少一个突出部附接到微电子基板第一表面，以使得散热设备的平面部分的第二表面遍布多个微电子设备中的至少一个微电子设备的后表面。如在框270中限定的，可以将至少一个偏置垫片附接到散热设备的平面部分的第二表面。

图7图示了根据本描述的一个实现方式的计算设备300。计算设备300可以容纳板302。板302可以包括与其附接的多个微电子部件，该多个微电子部件包括但不限于处理器304、至少一个通信芯片306a、306b、易失性存储器308（例如，dram）、非易失性存储器310（例如，rom）、闪速存储器312、图形处理器或cpu314、数字信号处理器（未示出）、密码处理器（未示出）、芯片集316、天线、显示器（触摸屏显示器）、触摸屏控制器、电池、音频编解码器（未示出）、视频编解码器（未示出）、功率放大器（amp）、全球定位系统（gps）设备、罗盘、加速计（未示出）、陀螺仪（未示出）、扬声器（未示出）、相机和大容量存储设备（未示出）（诸如硬盘驱动器、压缩盘（cd）、数字通用光盘（dvd）等等）。可以将微电子部件中的任何一个物理地且电学地耦合到板302。在一些实现方式中，微电子部件中的至少一个可以是处理器304的一部分。

通信芯片使得能够实现用于去往和来自计算设备的数据传输的无线通信。术语“无线”及其衍生词可以被用来描述可以经由非固体介质通过使用经调制的电磁辐射来传送数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等等。该术语不暗示相关联的设备不包含任何电线，但是在一些实施例中它们可以不包含。通信芯片可以实现多种无线标准或协议中任何一个，该多种无线标准或协议包括但不限于wi-fi（ieee802.11族）、wimax（ieee802.16族）、ieee802.20、长期演进（lte）、ev-do、hspa+、hsdpa+、hsupa+、edge、gsm、gprs、cdma、tdma、dect、蓝牙、其衍生形式，以及被称为3g、4g、5g以及以后的任何其他无线协议。计算设备可以包括多个通信芯片。例如，第一通信芯片可以专用于诸如wi-fi和蓝牙之类的较短程无线通信，以及第二通信芯片可以专用于诸如gps、edge、gprs、cdma、wimax、lte、ev-do等等的较长程无线通信。

术语“处理器”可以指代下述任何设备或设备的部分，该设备处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据变换成可以被存储在寄存器和/或存储器中的其他电子数据。

计算设备300内的微电子部件中的任何一个可以包括微电子封装，该微电子封装包括：多个微电子设备，其附接到微电子基板；散热设备，其与多个微电子设备中的至少一个热接触并且附接到微电子基板；以及至少一个偏置垫片，其附接在微电子基板与散热设备之间，以控制散热设备与多个微电子设备中的至少一个之间的粘合层厚度。

在各种实现方式中，计算设备可以是膝上型计算机、上网本计算机、笔记本计算机、超极本计算机、智能电话、平板设备、个人数字助理（pda）、超级移动pc、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数码相机、便携式音乐播放器或者数字视频录像机。在另外的实现方式中，计算设备可以是处理数据的任何其他电子设备。

理解的是，本描述的主题不一定被限制成图1-7中图示的具体应用。可以将该主题应用到其他微电子设备和组装应用，如本领域技术人员将理解的那样。

以下示例涉及另外的实施例，其中示例1是一种微电子封装，其包括：具有第一表面的微电子基板；多个微电子设备，均具有有效表面和后表面，其中将多个微电子设备中的至少一个微电子设备的微电子设备有效表面电学附接到微电子基板第一表面；散热设备，包括具有第一表面和相反的第二表面的平面部分和从平面部分的第二表面伸出的至少一个突出部，其中将该至少一个突出部附接到微电子基板，以及其中散热设备的平面部分的第二表面与多个微电子设备中的至少一个微电子设备的后表面热接触；以及至少一个偏置垫片，其附接到散热设备的平面部分的第二表面并且附接到微电子基板。

在示例2中，示例1的主题可以可选地包括：包括柱形物的至少一个偏置垫片。

在示例3中，示例1的主题可以可选地包括：包括壁的至少一个偏置垫片。

在示例4中，示例1至3中的任一项的主题可以可选地包括至少一个偏置垫片，该至少一个偏置垫片包括第一附着表面和相反的第二附着表面，其中利用第一粘附材料将至少一个偏置垫片附接到微电子基板，该第一粘附材料被布置在至少一个偏置垫片第一附着表面与微电子基板第一表面之间，以及其中利用第二粘附材料将至少一个偏置垫片附接到散热设备，该第二粘附材料被布置在偏置垫片第二附着表面与散热设备的平面部分第二表面之间。

在示例5中，示例4的主题可以可选地包括微电子基板第一表面和偏置垫片第二附着表面之间的距离大于微电子基板第一表面和多个微电子设备的后表面之间的距离。

在示例6中，示例5的主题可以可选地包括被布置在散热设备的平面部分的第二表面与多个微电子设备中的至少一个微电子设备的后表面之间的热界面材料。

在示例7中，示例1至6中的任一项的主题可以可选地包括被布置在微电子设备有效表面与微电子基板第一表面之间的底部填充材料。

在示例8中，示例1至7中的任一项的主题可以可选地包括：包括基本上刚性的材料的至少一个偏置垫片。

在示例9中，示例8的主题可以可选地包括从由钢、铝、铜和陶瓷材料组成的组中选择的基本上刚性的材料。

以下示例涉及另外的实施例，其中示例10是一种制造微电子封装的方法，其包括形成具有第一表面的微电子基板；形成均具有有效表面和后表面的多个微电子设备；将多个微电子设备中的至少一个微电子设备的有效表面电学附接到微电子基板第一表面；将至少一个偏置垫片附接到微电子基板第一表面；形成散热设备，该散热设备具有包括第一表面和相反的第二表面的平面部分和从该平面部分的第二表面伸出的至少一个突出部；将该至少一个突出部附接到微电子基板第一表面，以使得散热设备的平面部分的第二表面遍布多个微电子设备中的至少一个微电子设备的后表面；以及将至少一个偏置垫片附接到散热设备的平面部分的第二表面。

在示例11中，示例10的主题可以可选地包括：将至少一个偏置垫片附接到微电子基板第一表面包括将至少一个柱形偏置垫片附接到微电子基板第一表面。

在示例12中，示例10的主题可以可选地包括：将至少一个偏置垫片附接到微电子基板第一表面包括将至少一个壁形偏置垫片附接到微电子基板第一表面。

在示例13中，示例10至12中的任一项的主题可以可选地包括：至少一个偏置垫片包括第一附着表面和相反的第二附着表面，其中将至少一个偏置垫片附接到微电子基板包括利用第一粘附材料将至少一个偏置垫片附接到微电子基板，该第一粘附材料被布置在至少一个偏置垫片第一附着表面与微电子基板第一表面之间，以及其中将至少一个偏置垫片附接到散热设备包括利用第二粘附材料将至少一个偏置垫片附接到散热设备，该第二粘附材料被布置在偏置垫片第二附着表面与散热设备的平面部分第二表面之间。

在示例14中，示例13的主题可以可选地包括：微电子基板第一表面和偏置垫片第二附着表面之间的距离大于微电子基板第一表面和多个微电子设备的后表面之间的距离。

在示例15中，示例10-14中的任一项的主题可以可选地包括：在散热设备的平面部分的第二表面与多个微电子设备中的至少一个微电子设备的后表面之间布置热界面材料。

在示例16中，示例10至15中的任一项的主题可以可选地包括：在微电子设备有效表面与微电子基板第一表面之间布置底部填充材料。

以下示例涉及另外的实施例，其中示例17是电子系统，其包括：板；附接到该板的微电子封装，其中该微电子封装包括具有第一表面的微电子基板；均具有有效表面和后表面的多个微电子设备，其中将多个微电子设备中的至少一个微电子设备的微电子设备有效表面电学附接到微电子基板第一表面；散热设备，包括具有第一表面和相反的第二表面的平面部分和从平面部分的第二表面伸出的至少一个突出部，其中将该至少一个突出部附接到微电子基板以及其中散热设备的平面部分的第二表面与多个微电子设备中的至少一个微电子设备的后表面热接触；以及至少一个偏置垫片，其附接到散热设备的平面部分的第二表面并且附接到微电子基板。

在示例18中，示例17的主题可以可选地包括：包括柱形物的至少一个偏置垫片。

在示例19中，示例17的主题可以可选地包括：包括壁的至少一个偏置垫片。

在示例20中，示例17至19中的任一项的主题可以可选地包括至少一个偏置垫片，该至少一个偏置垫片包括第一附着表面和相反的第二附着表面，其中利用第一粘附材料将至少一个偏置垫片附接到微电子基板，该第一粘附材料被布置在至少一个偏置垫片第一附着表面与微电子基板第一表面之间，以及其中利用第二粘附材料将至少一个偏置垫片附接到散热设备，该第二粘附材料被布置在偏置垫片第二附着表面与散热设备的平面部分第二表面之间。

在示例21中，示例20的主题可以可选地包括微电子基板第一表面和偏置垫片第二附着表面之间的距离大于微电子基板第一表面和多个微电子设备的后表面之间的距离。

在示例22中，示例21的主题可以可选地包括被布置在散热设备的平面部分的第二表面与多个微电子设备中的至少一个微电子设备的后表面之间的热界面材料。

在示例23中，示例17至22中的任一项的主题可以可选地包括被布置在微电子设备有效表面与微电子基板第一表面之间的底部填充材料。

在示例24中，示例17至23中的任一项的主题可以可选地包括：包括基本上刚性的材料的至少一个偏置垫片。

在示例25中，示例24的主题可以可选地包括从由钢、铝、铜和陶瓷材料组成的组中选择的基本上刚性的材料。

已经这样详细地描述了本发明的实施例，要理解的是，由所附权利要求限定的本发明将不受限于在以上描述中所阐述的特定细节，因为在不偏离本发明精神或范围的情况下，本发明的许多显而易见的变化是可能的。